精沖的新工藝

文/林永忠·AIDA CHINA

精沖的新工藝

文/林永忠·AIDA CHINA

精沖技術是在普通沖壓技術的基礎上發展起來的，精沖能做到接近于切削加工的精度和質量，特別是切斷面的質量。但是精沖技術對設備及模具的要求比較高，系統復雜，雖然也有利用普通沖床進行類似于精沖的削邊技術，但是，由于沖床的精度問題，模具壽命總是難以滿足大批量生產的要求。近年來，在沖壓技術發達的國家，已經開發出可以用普通沖壓的方式實現精沖效果的全新沖壓技術，本文將此技術介紹給大家。

傳統精沖之所以能做到全光亮帶的切斷面，主要是利用精沖機的三動功能，通過模具使切斷面的材料在切斷時處于壓縮狀態，從而避免了普通沖壓中剪切最后產生的撕裂問題。而普通沖壓的撕裂帶的多少與模具間隙及材質有關系，同樣的材料，沖裁間隙越小，撕裂帶越小，理論上當間隙小到一定程度時，也能得到全光亮帶的切斷面。但是由于普通沖床精度及剛性不夠的原因，模具的間隙太小，模具壽命就無法保證，因此，不能進行批量生產。所以，在傳統的技術里面，批量精沖生產，只能使用專用精沖機和精沖模具。近年來，隨著沖壓技術的高速發展，沖壓設備、模具材料及加工技術都得到大力發展，用普通沖壓技術進行精沖已經在實際量產中得到應用了。

此技術是利用高精度、高剛性的沖床，配合高精度的模具來實現精沖的效果，技術要點是模具的間隙要足夠小，以實現產品的斷面質量要求。針對某些產品的要求，模具間隙需要達到μm級，甚至負間隙，這對模具加工技術和沖壓設備的要求極高，此時的沖壓設備滑塊導軌不能有間隙，同時沖床的剛性要足夠高，抗偏心負荷能力足夠強，以保證滑塊上下運動的垂直度，從而保證模具壽命，以實現大批量生產。

如圖1所示就是利用此技術進行沖壓的樣品，材料為SS400（相當于國標Q255），厚度為14mm。從圖2可以看出其斷面具有鏡面效果；圖3 是通過測量其內徑得到的孔徑變化曲線圖，其內孔精度在60μm以內。另外，從外觀上可以看出來，塌角非常小。

零件如圖4所示，材質為SPCC，厚度為1．2mm，要求切斷面的光亮帶在80%～90%，同時，要求臺階孔的高度偏差要控制在0．005mm以內，凸臺部的高度偏差控制在0．010mm以內。

圖1 SS400沖壓樣品

圖2 斷面具有鏡面效果

圖3 孔徑變化曲線圖

圖4 零件形狀圖

圖5 加工負荷在模具上的分布

若采用普通沖壓技術達到上述技術要求，就必須通過高精度、高剛性的沖床，配合高精度的模具來實現。本文介紹的工藝中模具的排樣是使用連續模的方式。如圖5所示，模具中主要受負荷的三個工位全部在沖床中心的左邊，沖床所受的負荷為偏心負荷，模具的結構與普通連續模結構一樣，惟一不同的就是模具的間隙，普通模具間隙（單邊）約為材料厚度的5%～10%，此模具間隙只有10 m。

此工藝與傳統的精沖相比，具有以下幾個優點：

⑴材料的利用率高。由于不需要精沖的齒圈壓邊，其預留壓邊量可以做得更小。

⑵設備和模具的費用更低，特別是模具費用方面。此工藝的模具結構和普通沖壓模具結構差別不大，我國在此方面的設計和制造技術已經很成熟了，容易掌握，模具成本與精沖相比要低很多。

⑶通用性好。由于不需要使用精沖機，其沖床除用于精沖外，還可以做其他沖壓用，包括普通沖壓和鍛壓。而且精沖機的工作臺面都比較小，很難做多工序的工作，使用這種高剛性、高精度沖床，其臺面可以做到2000mm以上，甚至達到2800mm，更適用復雜零件的生產。眾所周知，在一些零件里，并不是所有斷面都需要精沖，也不要求斷面是100%光亮帶，更不是每一工序都要用到精沖，因此，此工藝特別適合于這種多工序加工。

圖6 采用精沖新工藝生產的零件

⑷生產效率高。一般精沖機都是液壓驅動的，生產速度很難提高，而目前這種高精度沖床的生產方式其SPM最快可以達到120以上。

⑸在某些特殊要求的地方能實現傳統精沖所不能達到的效果。

如圖6所示零件，此零件材料為S50C（相當于國標50），料厚為4．0mm，要求切斷面有80%以上的光亮帶。A部是此零件承受負荷的地方，對強度有一定的要求，塌角不能太大，用傳統精沖加工往往由于塌角問題而導致產品不良。而采用上述工藝能很好地解決此問題，此零件現在用80SPM的速度在生產，刃口保養5萬沖次。

目前這種技術在日本得到廣泛應用，特別是在汽車零部件方面。利用先進的設備開發出新工藝，這對于我國相對成熟的模具技術來說是極其容易掌握和應用的，同時，這種新工藝具有材料利用率高，生產效率高的特點，更值得在我國大力推廣。特別是在我國處于經濟轉型期，沖壓行業也處于結構升級，提高競爭力的時期，引進此項工藝是企業提高自身競爭力的很好方式。